Tio2表面超親水性原理
通常情況下，TiO2鍍膜表面與水有較大的接觸角.但經(jīng)紫外光照射后，水的接觸角減少到5度 下，甚至可達到0度{即水滴完全漫潤在Tio2表面).顯示非常強的親水性。停止光照后.表面超親水性可維持數(shù)小時到1周左右.隨后慢慢恢復(fù)到照射前的疏水狀態(tài)。再用紫外光照射.叉可表現(xiàn)為超親水性、采用間歇紫外光照射就可使表面始終保持超親水狀態(tài) 。
最初認為TiO2表面的超親水性起固于表面吸附有機分子的光催化分解反應(yīng)：TlO2表面本身所具有的化學吸附水是親水性的.而吸附空氣中有機物后使表面疏水.紫外光照射下.表面生成強氧化性的活性羥基，疏水性的有機物通過光催化分解反應(yīng)被活性羥基氧化分解.從而使表面表現(xiàn)為親水性狀態(tài);停止光照，有機物又會慢慢吸附在TiO2表面，回到疏水狀態(tài)。
但進一步的研究表明TiO2表面的超親水性不同于TiO2的光催化的氧化分解特性.而是TiO2表面本身光誘發(fā)的另一種反應(yīng)。理由如下：①TiO2表面超親水程度與有機物的光分解效率無關(guān).在一些完全沒有光催化活性或光催化活性很低的TiO2單晶或多晶表面均觀察到了超親水特性;② 一些金屬離子(如銅)摻雜可提高TiO2。的光催化氧化反應(yīng).但卻降低丁TiO2 表面的超親水特性;③與光催化氧化反應(yīng)所要求的TiO2表面多孔化、反應(yīng)面積盡可能大不同.平滑、致密的表面更有利于其超親水特性;④ 紫外光照射后TiO2表面對油也具有很大的親和性，在正常條件下，油性墟體如乙二醇 十六烷、三油酸甘油酯等與TiO2表面有較大的接觸角.但經(jīng)紫外光照射后，這些液體也會完全浸潤在玻璃鍍膜表面.即紫外光照射后TiO2表面具有水油雙親和性。
目前的研究認為.在光照條件下TiO2表面的超親水性起固于其表面結(jié)掏的變化：在紫外光照射條件下TiO2價帶電子被激發(fā)到導帶.電子和空穴向TiO2表面遷移，在表面生成電子空穴對.電子與Ti4+ 反應(yīng).空穴則與表面橋氧離子反應(yīng)，分別形成正三價的鈦離子和氧空位。此時.空氣中的水解離吸附在氧空位中.成為化學吸附水{表面羥摹).化學吸附水可進一步吸附空氣中的水分，彤成物理吸附層.即在Ti3+缺陷周圍形成了高度親水的徽區(qū).而表面剩余區(qū)域仍保持疏水性，這樣就在TiO2表面構(gòu)成了均勻分帶的納米尺寸分離的親水和親油徽區(qū)，類似于二維的毛細管現(xiàn)象 由于水或油性液滴尺寸遠遠大于親水或親油區(qū)面積，故宏觀上TiO2表面表現(xiàn)出親水和親油特性。滴下的水或油分別被親水微區(qū)或親油徽區(qū)所吸附.從而浸潤表面。停止紫外光照射后，化學吸附的羥基被空氣中的氧取代，重又回到疏水性狀態(tài)- 。
